Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy
Sign in to follow this  
KopalniaWiedzy.pl

Włosi złapali neutrina z jądra Słońca i potwierdzili zachodzące w nim procesy

Recommended Posts

Dzięki wykryciu neutrin pochodzących z jądra Słońca fizycy byli w stanie potwierdzić ostatni brakujący element opisu fuzji zachodzącej wewnątrz naszej gwiazdy. Potwierdzili tym samym obowiązujący od dziesięcioleci model teoretyczny przewidujący, że część energii słonecznej pochodzi z łańcucha reakcji, w którym udział mają atomy węgla i azotu.

W procesie tym cztery protony łączą się w jądro helu. Dochodzi do uwolnienia dwóch neutrin, innych cząstek subatomowych i olbrzymich ilości energii. Ten cykl węglowo-azotowo-tlenowy (CNO) nie odgrywa większej roli w Słońcu, gdzie dzięki niemu powstaje mniej niż 1% energii. Uważa się jednak, że gdy gwiazda się starzeje, zużywa wodór i staje się czerwonym olbrzymem, wówczas rola cyklu CNO znacząco rośnie.

O odkryciu poinformowali naukowcy pracujący przy włoskim eksperymencie Borexino. To wspaniałe, że udało się potwierdzić jedno z podstawowych założeń teorii dotyczącej gwiazd, mówi Marc Pinsonnealut z Ohio State University.

Borexino już wcześniej jako pierwszy wykrył neutrina pochodzące z trzech różnych etapów reakcji zachodzącej w Słońcu, która odpowiada za produkcję większości energii naszej gwiazdy. Dzięki obecnemu odkryciu Borexino w pełni opisał dwa procesy zasilające Słońce, mówi rzecznik eksperymentu Gioacchino Branucci z Uniwersytetu w Mediolanie. Kończymy wielkim bum!, dodał Marco Pallavicini z Uniwersytetu w Genui. Może to być bowiem ostatnie odkrycie Borexino, któremu grozi zamknięcie z powodu ryzyka dla źródła wody pitnej.

Odkrycie neutrin pochodzących z cyklu węglowo-azotowo-tlenowego nie tylko potwierdza teoretyczne modele procesów zachodzących w Słońcu, ale rzuca też światło na strukturę jego jądra, szczególnie zaś na koncentrację w nim metali. Tutaj trzeba podkreślić, że astrofizycy pod pojęciem „metal” rozumieją wszelkie pierwiastki o masie większej od wodoru i helu.

Liczba neutrin zarejestrowanych przez Borexino wydaje się zgodna ze standardowym modelem przewidującym, że metaliczność jądra jest podobna do metaliczności powierzchni. To ważne spostrzeżenie, gdyż w ostatnim czasie pojawiało się coraz więcej badań kwestionujących taki model.

Badania te sugerowały, że metaliczność jądra jest niższa niż powierzchni. A jako, że to skład pierwiastków decyduje o tempie przepływu energii z jądra, badania te sugerowały jednocześnie, że jądro jest nieco chłodniejsze niż sądzono. Jako, że proces, w którym powstają neutrina jest niezwykle wrażliwy na temperaturę, dane zarejestrowane przez Borexino wskazują raczej na starsze wartości temperatury, nie na te sugerowane przez nowe badania.


« powrót do artykułu

Share this post


Link to post
Share on other sites
W dniu 25.06.2020 o 15:09, KopalniaWiedzy.pl napisał:

W procesie tym cztery protony łączą się w jądro helu.

Jądro helu zawiera tylko dwa protony. W wikipedii można przeczytać:

"Hel (He, łac. helium) – pierwiastek chemiczny o liczbie atomowej 2, z grupy helowców (gazów szlachetnych) w układzie okresowym. Jest po wodorze drugim najbardziej rozpowszechnionym pierwiastkiem chemicznym we wszechświecie, jednak na Ziemi występuje wyłącznie w śladowych ilościach (4×10−7% w górnych warstwach atmosfery)."

Share this post


Link to post
Share on other sites

Ostatecznie w cyklu p-p z czterech protonów jest jedno jądro helu (z grubsza ;))

800px-FusionintheSun.svg.png

P.S. Cóż mogę dodać? Jeśli chłopaki (i dziewczęta) naprawdę odkryli ślad neutrinowy cyklu CNO w Słońcu, to tylko wielki szacun ("jeśli" dotyczy żaren nauki, bo cza to zweryfikować).

Share this post


Link to post
Share on other sites

A co się dzieje z pozytonami? Dlaczego nie zachodzi synteza neutronu z protonu i elektronu?

Share this post


Link to post
Share on other sites

Wszystko zachodzi, ale to kwestia statystki (fachowo przekrój czynny). Zdecydowanie częściej pozyton anihiluje z elektronem. Bo tak widać bardziej lubi. ;)

Podobnie zresztą jak z cyklem p-p. To nie jest jeden kanał, bo jest tego sporo, ale wszystko sprowadza się do statystyki: https://en.wikipedia.org/wiki/Proton–proton_chain_reaction

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now
Sign in to follow this  

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      Naukowcy skupieni wokół GRAND Collaboration chcą wybudować gigantyczny wykrywacz neutrin obejmujących powierzchnię... 200 000 km2. Siedzibą GRAND (Giant Radio Array for Neutrino Detection) jest francuskie Narodowe Centrum Badań Naukowych (CNRS). GRAND Collaboration odbyła już kilka warsztatów i stworzyła plan budowy gigantycznego detektora.
      Uczestnicy GRAND chcą poszukiwać i badań neutrin o bardzo wysokich energiach. Dotychczas takich neutrin nie udało się zaobserwować. Takie neutrina mogą pochodzić z dwóch źródeł. Jednym z nich jest ultrawysokoenergetyczne promieniowanie kosmiczne (UHE), a drugie źródło to interakcja UHE z mikrofalowym promieniowaniem tła.
      Naukowców z GRAND szczególnie interesują neutrina taonowe. Neutrina takie powinny być stosunkowo łatwe do wykrycia. Naukowcy z GRAND uważają, że istnieje duże prawdopodobieństwo, iż neutrina z UHE wchodzą w interakcje z materią. Ze wszystkich trzech rodzajów neutrin obecnych w UHE neutrina elektronowe zostają uwięzione w materii, z którą wchodzą w interakcje, a neutrina mionowe przechodzą przez tę materię. Uczeni chcą złapać neutrino taonowe, które wchodzi w reakcje z materią i rozpada się w odległości do 50 kilometrów od miejsca interakcji. Olbrzymi teleskop GRAND miałby rejestrować te rozpady. Z kolei materia, z którą neutrina taonowe mają wchodzić w interakcje to sama Ziemia. Koncepcja jej wykorzystania nie jest nowa. A pomysłodawcy GRAND Collaboration chcą w tym celu wykorzystać tereny górskie. Spróbują złapać neutrina taonowe, które przeszły przez skorupę ziemską i rozpadają się w powietrzu, powodując cały deszcz cząstek.
      Pomysł GRAND polega na ustawieniu 200 000 specjalnych czujników. Potrzeba jednego takiego czujnika na 1 km2. Każda z takich stacji będzie składała się ze specjalnej anteny, wzmacniacza oraz sprzętu do rejestrowania i przechowywania danych.
      Dotychczas naukowcom udało się zebrać około 160 000 euro i stworzyć 35 prototypowych stacji. Teraz zaczynają wdrażać pilotażowy program GRANDProto300, w ramach którego kosztem 1,6 miliona euro chcą ustawić swoje czujniki na powierzchni 300 km2.
      Mają nadzieję, że w ciągu najbliższych 5–10 lat koszt pojedynczej stacji spadnie do około 500 USD. W ten sposób koszty całego projektu, zakładającego budowę czujników oraz stworzenie hotspotu z pełnowymiarową anteną na każde 10 000 km2 powinny zamkną się kwotą 200 milionów euro.
       


      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Testy żagla słonecznego oraz badania zewnętrznych warstw atmosfery Ziemi będą dwiema misjami, które zostaną zabrane „autostopem” przy okazji misji IMAP (Interstellar Mapping and Acceleration Probe). Urządzenia typu SmallSat trafią w przestrzeń kosmiczną dzięki temu, że IMAP nie wykorzysta całych możliwości rakiety nośnej. Ich wybór to jednocześnie początek realizacji przez NASA „naukowego autostopu” o nazwie RideShare.
      Wspomniane małe misje to GLIDE (Global Lyman-alpha Imagers of the Dynamic Exosphere), w ramach której badany będzie obszar, gdzie atmosfera styka się z przestrzenią kosmiczną, oraz Solar Cruiser, misja testowa żagla słonecznego.
      Zostaną one wystrzelone wraz z IMAP w 2025 roku. Sonda IMAP zostanie umieszczona w punkcie libracyjnym L1 i stamtąd będzie badała przyspieszenie cząstek pochodzących z heliosfery oraz interakcję wiatru słonecznego z lokalnym medium. Dane będą przesyłane na Ziemię w czasie rzeczywistym i posłużą do prognozowania pogody kosmicznej.
      W ramach projektu RideShare NASA ma zamiar wykorzystywać nadmiarową moc rakiet nośnych używanych przy dużych misjach do zabierania na ich pokład mniejszych urządzeń, na przykład typu SmallSat. To zwiększy możliwości badawcze i ułatwi organizowanie niewielkich misji naukowych.
      GLIDE ma uzupełnić nasze luki w wiedzy na temat egzosfery. Dysponujemy co prawda wykonanymi w ultrafiolecie zdjęciami tego obszaru, ale wszystkie one zostały zrobione spoza egzosfery. GLIDE ma obserwować całą egzosferę, dostarczając globalnych i spójnych danych na jej temat. Badania, w jaki sposób Słońce wpływa na najbardziej zewnętrzne warstwy atmosfery, pozwolą na zrozumienie wpływu naszej gwiazdy na systemy telekomunikacyjne oraz opracowanie technik, pozwalających na uniknięcie zakłóceń ze strony Słońca. Główną badaczką misji jest Lara Waldrop z University of Illinois at Urbana-Champaign, a budżet GLIDE wynosi 75 milionów USD.
      Z kolei Solar Cruiser to typowa misja testowa nowej technologii. W jej skład wchodzi żagiel słoneczny o powierzchni 1700 m2, a celem misji będzie wykazanie przydatności tego typu urządzeń do napędzania pojazdów z wykorzystaniem promieniowania słonecznego. Odpowiedzialnym za ten projekt jest Les Johnson z Marshall Space Flight Center, a budżet misji to 65 milionów USD.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      U.S. Nuclear Regulatory Commission (NRC) zatwierdziła projekt małego reaktora modułowego (SMR) firmy NuScale Power. To wielka chwila nie tylko dla NuScale, ale dla całego amerykańskiego sektora energetyki jądrowej, mówi dyrektor wykonawczy NuScale John Hopkins.
      Zwolennicy SMR od dawna mówią, że mogą stać się one realną alternatywą dla wielkich kosztownych elektrowni atomowych. Tym bardziej w czasach, gdy amerykańska energetyka jądrowa przeżywa kryzys spowodowany konkurencją ze strony gazu oraz energetyki odnawialnej.
      Zatwierdzenie projektu oraz związany z tym finalny raport oceny bezpieczeństwa (FSER) nie oznacza jeszcze, że NuScale może rozpocząć budowę małych reaktorów. Jednak pozwala to przedsiębiorstwom produkującym energię na składanie do NRC wniosków o pozwolenie na budowę i uruchomienie reaktora wykonanego według projektu NuScale. Co prawda USA pozostają największym na świecie producentem energii elektrycznej z elektrowni atomowych, jednak nowe reaktory powstałe po 1990 można policzyć na palcach jednej ręki. Obecnie trwa budowa 2 nowych reaktorów, budowę 2 innych wstrzymano. Jednocześnie na terenie USA są obecnie 23 wyłączone reaktory podlegające nadzorowi NRC, które znajdują się na różnych etapach likwidacji. W tej sytuacji pojawienie się małych reaktorów modułowych może ożywić ten rynek.
      NuScale rozwijało swój projekt dzięki pomocy Departamentu Energii, który sfinansował prace kwotą niemal 300 milionów USD. Reaktor ma moc 50 MW. To znacznie mniej niż obecnie stosowane duże reaktory, których może przekraczać 1000 MW. Reaktory NuScale można łączyć w grupy do 12 sztuk, co pozwala na osiągnięcie mocy do 600 MW, a to wystarczy do zasilenia miasta średniej wielkości. Ponadto sama NRC spodziewa się, że w roku 2022 NuScale poprosi o zatwierdzenie projektu 60-megawatowego reaktora.
      Przemysł jądrowy mówi, że SMR można budować szybciej i taniej niż standardowe reaktory. Główną zaletą małych reaktorów modułowych jest fakt, że można jest produkować w fabrykach i dostarczać na miejsce przeznaczenia. Standardowe reaktory budowane są na miejscu. Rozwiązanie takie jest bardziej elastyczne, gdyż odbiorca może zamawiać i łączyć ze sobą różną liczbę takich jednostek, w zależności od lokalnego zapotrzebowania.
      Zwolennicy SMR mówią, że to najlepsza możliwość szybkiego zbudowania infrastruktury potrzebnej do produkcji dużej ilości bezemisyjnej energii. Jej przeciwnicy zauważają, że wciąż pozostaje nierozwiązany problem radzenia sobie z odpadami, ponadto każda technologia wykorzystania energii jądrowej jest droga, a jej wdrożenie wymaga dużo czasu w porównaniu z energetyką odnawialną.
      NuScale wierzy jednak, że uda się jej uniknąć drożyzny i wieloletnich opóźnień, czyli problemów trapiących sektor tradycyjnej energetyki atomowej. Diana Hughes, wiceprezes firmy ds. marketingu twierdzi, że w latach 2023–2042 uda się sprzedać od 574 do 1682 SMR. Sprzedaż niemal 1700 reaktorów oznaczałaby, że uzyskiwano by z nich 80 GW, a to już blisko do obecnych 98 GW wytwarzanych przez amerykańską energetykę jądrową.
      Firma NuScale podpisała już umowy o możliwym rozpoczęciu współpracy z wieloma potencjalnymi partnerami z USA i zagranicy. Pierwszym projektem, który ma zostać zrealizowany jest umowa z Utah Associated Municipal Power Systems (UAMPS), organizacją, która dostarcza energię do niewielkich operatorów w kilku stanach. Pierwszy reaktor ma trafić do UAMPS w 2027, które realizuje zlecenie Idaho National Laboratory. Reaktor ma rozpocząć pracę w 2029 roku. Z kolei do roku 2030 ma zostać uruchomionych 11 połączonych ze sobą reaktorów, które będą wchodziły w skład 720-megawatowego projektu. Część energii z nich będzie kupował Departament Energii, reszta trafi do komercyjnych klientów UAMPS. Niektóre samorządy terytorialne, w obawie o wysokie koszty, wycofały się z tego projektu.
      Eksperci wyrażają powątpiewanie odnośnie bezpieczeństwa i kosztów NuScale SMR. Jednym z takich krytyków jest profesor M. V. Ramana, ekspert ds. energetyki atomowej z University of British Columbia. To, co oni planują jest ryzykowne i kosztowne, mówi uczony. Zauważa, że w ciągu ostatnich 5 lat szacunkowe koszty projektu realizowanego przez UAMPS wzrosły z około 3 do ponad 6 miliardów USD. Przypomina też, że początkowe plany NuScale mówiły, iż pierwszy SMR rozpocznie pracę w 2016 roku. Już w tej chwili wiemy, że opóźnienie przekroczy dekadę. Dobrze oddaje to problemy, z jakimi boryka się energetyka jądrowa. Ramana mówi, że cena energii produkowanej przez SMR może być dla konsumentów znacznie wyższa niż energii ze Słońca, wiatru czy innych źródeł odnawialnych.
      Pozostają też kwestie bezpieczeństwa. Jak przypomina Edwin Lyman z Union of Concerned Scientist, NuScale złożyło raport o bezpieczeństwie mimo zastrzeżeń wnoszonych zarówno przez ekspertów NRC jak i zewnętrznej komisji doradczej. W lipcu 2020 roku Shanlai Lu z NRC złożył raport, w którym opisywał problem znany jako rozcieńczenie boru, co może spowodować problemy z paliwem i doprowadzić do pojawienia się niebezpiecznej sytuacji. W jej wyniku, nawet jeśli zabezpieczenia zadziałają i reaktor zostanie wyłączony, reakcja może samodzielnie się rozpocząć i dojdzie do niebezpiecznego wzrostu mocy. W innym raporcie NRC’s Advisory Committee on Reactor Safeguards wspomina o innych ryzykach, ale rekomenduje NRC wydanie dokumentu o bezpieczeństwie. NRC zastrzega jednak, że te nierozwiązane kwestie będą podlegały ocenie na etapie wydawania zgody na budowę reaktorów w konkretnych miejscach. Pani Hughes zapewnia, że NRC i NuScale przyjrzały się problemowi rozcieńczania boru i uznały, iż projekt reaktora jest bezpieczny.
      NRC ponownie przyjrzy się projektowi, gdy NuScale złoży wniosek o zatwierdzenie 60-megawatowego reaktora.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Very Large Telescope sfotografował pierwszy znany nam pozasłoneczny układ planetarny, w którym wokół młodszej wersji Słońca krążą dwa gazowe olbrzymy. Układ TYC 8998-760-1 znajduje się w odległości 300 lat świetlnych od Ziemi w Gwiazdozbiorze Muchy.
      Układ jest rzeczywiście niezwykły. Jego centrum stanowi gwiazda o masie Słońca, która liczy sobie zaledwie 17 milionów lat. Bliższa ze sfotografowanych planet znajduje się w odległości 160 jednostek astronomicznych od gwiazdy i ma masę 14-krotnie większą od masy Jowisza. Gazowy olbrzym jest więc na granicy masy pomiędzy planetą a brązowym karłem. Drugą zaś z planet dzieli od gwiazdy macierzystej aż 320 jednostek astronomicznych. Masa tej planety jest 6-krotnie większa od masy Jowisza.
      Odległości dzielące obie planety od gwiazdy są zatem olbrzymie w porównaniu z Układem Słonecznym. Neptun, planeta najbardziej odległa od Słońca, znajduje się w odległości 30 j.a. Z kolei średnia odległość Plutona to 39 j.a.
      Odkrycie to daje nam pogląd na środowisko bardzo podobne do Układu Słonecznego, ale na znacznie wcześniejszym etapie rozwoju, mówi główny autor badań, doktorant Alexander Bohn z holenderskiego Uniwersytetu w Leiden.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Satelita Solar Orbiter przysłał właśnie fotografie z największym zbliżeniem Słońca, jakie kiedykolwiek wykonano. Widzimy na nich nawet niewielkie struktury, które naukowcy nazwali „ogniskami w lesie”. Satelita ma na pokładzie instrument skonstruowany przy pomocy Centrum Badań Kosmicznych PAN.
      Solar Orbiter to wspólna misja NASA i ESA. Satelita został wystrzelony 9 lutego bieżącego roku i ma przed 7–10 lat badań Słońce. Jego głównym zadaniem jest zbadanie sił napędzających wiatr Słoneczny. Na razie satelita podróżuje w kierunku wyznaczonej orbity. Usadowi się na niej dopiero za dwa lata. Gdy już to się stanie, dostarczy nam unikatowych zdjęć biegunów naszej gwiazdy.
      W ubiegłym miesiącu Solar Orbiter zakończył swoją pierwszą orbitę wokół Słońca i zbliżył się na odległość 77 milionów kilometrów do naszej gwiazdy. w tym czasie uruchomiono wszystkie 10 instrumentów służących do jej obserwacji. Na razie instrumenty były testowane, sprawdzano, czy prawidłowo pracują. Naukowcy nie spodziewają się żadnych odkryć na tym etapie misji.
      Satelita ma na pokładzie sześć urządzeń do obrazowania. Najbardziej interesujące zdjęcia nadeszły z Extreme Ultraviolet Imager (EURI). Urządzenie zarejestrowało liczne niewielkie jasne miejsca o rozmiarach od miliona do miliarda razy mniejszych od miejsc rozbłysków słonecznych. Zyskały one nazwę „ognisk w lesie”. Jak mówi główny badacz misji EUI, David Berghmans z belgijskiego Obserwatorium Królewskiego w Brukseli, są one „małymi kuzynami” rozbłysków.
      Te „ogniska” mogą być albo miniaturowymi wersjami rozbłysków, jakie widzimy z Ziemi, albo też mogą mieć związek z tzw. nanorozbłyskami. Coraz więcej specjalistów sądzi, że to nanoflary są odpowiedzialne za zadziwiająco wysoką temperaturę korony Słońca. Nie wiemy, dlaczego korona jest nawet 300-krotnie cieplejsza od powierzchni gwiazdy. Uczeni mają nadzieję, że Solar Orbiter rozwiąże i tę zagadkę. Jednym z najbliższych zadań satelity będzie próba zmierzenia temperatury „ognisk” za pomocą instrumentu Spectral Imaging of the Coronal Environment.
      Z kolei Solar and Heliospheric Imager (SoloHI) wysłał zdjęcia światła zodiakalnego. Pojawia się ono gdy światło słoneczne odbija się od cząstek pyłu. Wykonanie fotografii było ważnym testem, gdyż wykonanie zdjęć światła zodiakalnego wymagało, by instrument o bilion razy przyciemnił blask Słońca. Udany test dowiódł, że SoloHI jest gotowy do rejestrowania obrazów potrzebnych do badania wiatru słonecznego.
      Pozytywnie wypadły również testy pozostałych instrumentów Solar Orbitera.

      « powrót do artykułu
  • Recently Browsing   0 members

    No registered users viewing this page.

×
×
  • Create New...